世界第一台测量地震的仪器 世界公认最早的地震仪器地动仪

地动仪我们都耳熟能详,上小学的时候都学习过。地动仪是东汉时期科学家张衡发明的,是迄今为止世界公认最早的地震仪器。我们所熟知的地动仪和历史上的地动仪是有所差别的,我们所见到的地动仪的图片和实物都是近现代人根据古籍记载复制的,之间失传将近1700年。

世界第一台测量地震的仪器 世界公认最早的地震仪器地动仪(1)

复制地动仪

张衡造地动仪原理

张衡一生任太史令共14年。第一次做了6年, 第二次做了8年。太史令在东汉时期是专掌天时、星历,岁终奏新年历。张衡在安帝时初任太史令期间,地震非常频繁,几乎年年有震。最多的是公元119年,郡国有42城有震,而在公元120年,郡国23城有震。

在这样的情况下,张衡萌生了制造监测地震的仪器。但地动仪需测远处地震,很不容易。在安帝时,首次当太史令 时没有完成,直待顺帝时再任太史令期间,方完成其地动仪的设计任务。最后终于制作出最早的地震监测仪器。

世界第一台测量地震的仪器 世界公认最早的地震仪器地动仪(2)

张衡

​以精铜制成,取其耐久,不易损坏。圆径八尺,合盖隆起,形似酒尊。饰以篆文、山、龟、鸟、兽之形。中有都柱,傍行八道,施关发机。外有八龙,首衔铜丸。下有蟾蜍,张口承之。其牙机巧制,皆隐在尊中。覆盖周密无间。如有地动,尊则振龙,机发吐丸,而蟾蜍衔之。观测者听到龙口吐到蟾蜍口铜丸所激发出的“振声”, 就进行观测。如发现仅“一龙发机,而七首不动,寻其方向,乃知地震方向

张衡所造地动仪的局限性

由于制作精密,使用起来就比较繁琐,当感震方向的龙吐铜珠后 ,地动仪就不能再用。因直杆已倾向一方,不能自动恢复直立以感应下一次远方地震,必须开盖将已倾之杆扶直,再盖下上盖,检查方位有否错位,并需再将铜珠自蛙口复制与龙口,然后才能继续进行感震 。

世界第一台测量地震的仪器 世界公认最早的地震仪器地动仪(3)

地动仪原理

地动仪只能测知地震方向,政府所需知道的是地震具体地点及实情,以便采取善后措施。在测知地震方位后,只能暂时记到草稿中,须待震区上报实情,方知端详,实情上报后,草稿上的地震方向,仅作为印证地动仪是否报准之用。

地动仪感应地震的认识有局限性,当同时有两个或两个以上方位有来震时,或地震来自两个方位之间时,地动仪示震向就有困难。如此精密的仪器,花费高昂,然后制造出来反而像是鸡肋,没有太多作用。所以东汉结束后,经过三国时期的专乱,人们就把地动仪忘记了,等战乱结束后,地动仪已经遭到了破坏。直到1936年,才得以复制出来。

世界第一台测量地震的仪器 世界公认最早的地震仪器地动仪(4)

张衡与地动仪

今天的地震监测

2007年底,中国地震局开展了“中国数字地震观测网络”项目的建设,建成了由1个国家台网和31个省级区域台网构成的地震观测系统。建成国家数字地震台站152个(含7个境外台站),总台站数19个的新疆和田地震台阵和西藏那曲地震台阵。

建成31个区域数字地震台网总台站数共685个,包括已建成的首都圈数字地震台网的107个台站,区域地震台总数达到792个。此外,还建成吉林长白山、龙岗、云南腾冲、黑龙江五大连池和镜泊湖、海南琼北6个火山监测台网。

世界第一台测量地震的仪器 世界公认最早的地震仪器地动仪(5)

数字化地震监测

现代的地震监测遍及中国的大江南北,特别是地震高发地区,地震台分布密集。以单个台站为圆心,检测到同一震级的最大距离为半径画圆,将至少N个(一般取4个或四个以上台站)以上台站圆弧包围区域作为地震台对某一震级的监测范围。精确反应快,能够在2分钟内直接反应监测结果。

正是因为东汉时期科技的限制,张衡所制作的地动仪有着许多的缺陷,甚至看上去有些鸡肋。虽然比西方国家早了1700多年,但由于后1700年中国均未使用地动仪,最后导致这项技术慢慢落后于西方国家,真可惜又可叹!

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